Гравиметрия (геодезия) | это... Что такое Гравиметрия (геодезия)? (original) (raw)
У этого термина существуют и другие значения, см. Гравиметрия.
Гравитационные аномалии земли (по данным спутниковой миссии GRACE).
Гравиме́трия (от лат. gravis — «тяжёлый» и греч. μετρέω — «меряю»); геодезическая гравиметрия, гравитационное зондирование) — геофизический и геодезический метод, заключающийся в измерении поля силы тяжести. Как правило, объектом гравиметрии является Земля, однако спутники, направляемые к Марсу, Венере, Юпитеру и другим планетам также могут использоваться для гравиметрических наблюдений.
Содержание
- 1 Теоретические основы
- 2 Предмет и применение гравиметрии
- 3 Единицы измерения и стандарты
- 4 Оборудование
- 5 Литература
- 6 См. также
- 7 Ссылки
Теоретические основы
Сила тяжести, то есть сила, действующая на единичную массу на Земле, складывается из сил тяготения и силы инерции (центробежной силы), вызванной вращением Земли:
,
где — гравитационная постоянная, — единичная масса, — элемент массы Земли, — радиус-векторы точки измерения и элемента массы, — угловая скорость вращения Земли; интеграл берётся по всем массам.
При гравиметрических наблюдениях посредством спутников объектом измерения является лишь поле тяготения Земли или другой планеты, то есть первый член.
Потенциал поля силы тяжести определяется соотношением:
,
где — широта точки измерения.
Условие постоянной силы тяжести определяет множество эквипотенциальных поверхностей — т. н. уровненных поверхностей; уровненная поверхность, для которой сила тяжести совпадает с силой тяжести на среднемноголетнем (невозмущённом) уровне моря называется геоидом.
Для удобства представления, не зависящего от локального распределения масс, силу тяжести делят на два компонента: нормальную часть , представляющую силу тяжести однородного референц-эллипсоида (то есть эллипсоида вращения с массой и скоростью вращения, равным земным, и максимально соответствующего геоиду), и аномальную , равную разнице между наблюдаемой и нормальной силами тяжести .
В международной гравиметрической системе IGSN 71 для нормальной силы тяжести принята формула с поправочными коэффициентами, определёнными по совокупности гравиметрических данных на 1967 г.:
Предмет и применение гравиметрии
Гравиметрия рассматривает теории и методы измерения силы тяжести для решения различных задач геодезии, геофизики и других наук о Земле.
Гравиметрия в геодезии
Основное содержание гравиметрии в геодезии — теории и методы определения внешнего поля потенциала и силы тяжести Земли (g) по измерениям на земной поверхности и по астрономо-геодезическим данным. Гравиметрия в геодезичеком контексте включает в себя теорию нивелирных высот и обработку астрономо-геодезических сетей. Одно из основных геодезичеких приложений гравиметрии — построение моделей геоида. Точное знание геоида необходимо, в частности, в навигации — для пересчёта геодезических (эллипсоидальных) высот, непосредственно измеряемых GPS-приёмниками, в высоты над уровнем моря, а также в физической океанологии — для определения высот морской поверхности.
Гравиметрия в геофизике
В геофизике гравиметрия используется в целях исследования внутреннего строения Земли, а также других планет. В контексте разведочной геофизики гравиметрия обычно называется гравиразведкой.
Гравиметрия в других науках о Земле
С запуском спутниковой миссии GRACE в 2002 г. впервые появилась возможность измерять временны́е изменения земного поля тяготения в региональном масштабе. Эти измерения позволяют, в частности, получать дополнительную информацию о процессах, связанных с изменением климата.
Единицы измерения и стандарты
Единицей измерения в гравиметрии является Гал (1 см/с²) названная в честь итальянского учёного Галилео Галилея. В начале XX века был определён абсолютный стандарт силы тяжести Земли, основанный на гравиметрических измерениях в Потсдаме (сила тяжести в Потсдаме — 981 274 мГал), однако уже в 30-е годы XX века были получены данные о том, потсдамский стандарт завышен на 13—14 мГал. Результатом стало создание единой мировой опорной гравиметрической сети International Gravity Standardization Net (IGSN), в 1971 г. она была принята вместо потсдамской системы (стандарт IGSN 71), в которой абсолютный стандарт силы тяжести Земли, не привязанный к координате, составляет 978 031,8 мГал.
Оборудование
Наземные гравиметрические наблюдения производятся с помощью гравиметров или акселерометров. В гравиметрических наблюдениях посредством спутника используются, как правило, высокоточные измерения его орбиты.
Литература
- Гравиметрия // Физическая энциклопедия. — Т. 2.
- Хаббард У. Б., Спэттери В. Л. Внутреннее строение Юпитера. Теория гравитационного зондирования // Юпитер. — М., 1978.
- Сукач М. К. Гравитационное зондирование грунтов. — Киев: Наукова думка, 1998. — ISBN 966-00-0462-1.
См. также
Ссылки
- International Gravimetric Bureau (Международное гравиметрическое бюро)
- Гравиразведка. Магниторазведка (обзор литературы)
- Спутниковая гравитационная разведка (НАСА)
- Лаборатория гравиметрии Московского Государственного Астрономического Института им. Штернберга Московского Государственного Университета им. Ломоносова
Геология | |
---|---|
Состав и строение | Геохимия • Кристаллография • Минералогия • Петрография • Петрология • Литология • Геоэкология |
Историческая | Геохронология • Стратиграфия • Палеонтология • Палеогеография • Палеоклиматология • Четвертичная • Региональная |
Движение | Структурная • Геотектоника • Новейшая тектоника • Геодинамика • Динамическая • Геоморфология |
Гидрогеология | Инженерная • Гляциология • Криология • Морская геология |
Геофизика | Сейсмология • Разведочная • Тектонофизика • Петрофизика • Гидрофизика |
Полезные ископаемые | Рудных месторождений • Нефти и газа • Твердых горючих ископаемых |